DE3010618A1

DE3010618A1 - Schaltungsanordnung zum konstanthalten einer versorgungsspannung

Info

Publication number: DE3010618A1
Application number: DE3010618A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 7015 Korntal Schweizer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE3010618C2

Description

κ. 6 173

Chr/Jä IO.3.I98O

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1

Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Versorgungsspannung ·

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Schaltungsanordnung in einer einfachen Art ist schon bekannt. Sie umfaßt im wesentlichen einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Verbindungsleitung zwischen einer Leistungsquelle und einem Verbraucher geschalteten Transistor, der somit als Längsregler wirkt j eine Steuerstufe, die die Spannung am Verbraucher mißt und den Innenwiderstand des Längstransistors entsprechend steuert, sowie eine Anschwinghilfsstufe, die von der Leistungsquelle her oder aber vom Verbraucher her einen Impuls zum Aufsteuern des Längstransistors gibt. Zwar arbeitet die bekannte Schaltungsanordnung bis hinunter zu kleinen Spannungsdifferenzen zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltungsanordnung, sie ist auch kurzschlußfest und sie bietet ausreichend gute Regeleigenschaften bei einem geringen Schaltungsaufwand. Ohne eine Anschwinghilfe ist die einfache Schaltung nicht selbstanlaufend, daher bleibt bei der Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung beim Anlegen einer Eingangsspannung und im Betrieb nach dem Aufheben eines Kurzschlusses am Ausgang die Ausgangsspannung dem Wert

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Null. Als statische Anschwinghilfe ist es üblich, der geschilderten. Schaltungsanordnung einen Spannungsteiler vorzuschalten und von der Anzapfung des Spannungst'eilers. über eine Diode eine Verbindung zum heißen Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung herzustellen. Eine solche Anschwinghilfsstufe ist jedoch für stark schwankende Eingangsspannungen, wie sie im Kraftfahrzeug-Bordnetz auftreten können, nicht verwendbar. Eine dynamische Anschwinghilfe besteht vorzugsweise aus der Reihenschaltung eines Widerstands und eines Kondensators, die der Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, wobei der Kondensator am heißen Ende des Eingangs liegt, und bei der eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Diode zitfischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Kondensator und der Basis des Steuertransistors liegt. Der Nachteil dieser dynamischen Anschwinghilfe ist, daß positive Änderungen der Eingangsspannung auf die Steuerstufe der Schaltungsanordnung übertragen werden und dadurch der Innenwiderstand des Längstransistors kurzzeitig herabgesetzt werden kann. Außerdem wirkt die Anschwinghilfe nach einem Kurzschluß am Ausgang der Schaltungsanordnung nicht, die Ausgangsspannung bleibt weiterhin auf dem Wert Null. Schließlich ist noch .eine statische Anschwinghilfe mit einem Transistor bekannt, bei der der Schaltungsanordnung ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Zenerdiode vorgeschaltet ist. Die Zenerdiode liegt mit einer Elektrode an Masse. Zwischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung und der Basis des Steuertransistors liegt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors der Anschwinghilfe, die Basis dieses Transistors ist an das heiße Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung angeschlossen. Der Aufwand für diese Schaltungsanordnung ist verhältnismäßig hoch, da ein

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zusätzlicher Transistor erforderlich ist, außerdem ist die Schaltung nicht kurzschlußfest, weil der Transistor ebenfalls angesteuert wird.

Das Problem ist also, daß keine Schaltungen bekannt sind, die für eine Verwendung im Bordnetzsystem für Kraftfahrzeuge geeignet ist. Die Bordnetzspannung, die gleich der Eingangsspannung für die Schaltungsanordnung ist, schwankt stark, nämlich zwischen 6 Volt und 20 Volt, und ist mit Störspannungen überlagert, die in der Spitze 100 Volt erreichen können. Die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung soll konstant sein, die Belastung durch Verbraucher variiert in einem engen Rahmen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, daß sie auch dann, wenn kein Ausgangsstrom floß, wieder anschwingt. Außerdem ist sie kurzschlußfest. Schließlich ist sie auch bei stark schwankenden Eingangsspannungen im gewünschten Maß funktionsfähig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Längstransistor entlastet wird, da die Anschwinghilfsstufe selbst gegebenenfalls einen geforderten Minimalstrom aufbringen kann. Durch "die Doppelfunktion der Anschwinghilfsstufe ist es häufig möglich, für den Längstransistor eine kleinere oder billigere Type zu verwenden. Der Längstransistor

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kann dann sogar direkt auf eine Leiterplatte montiert werdenj in vielen Fällen ist kein Kühlblech mehr erforderlich-.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine vollständige Schaltung bekannter Art, die Figuren 2 und 3 je ein Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist zunächst eine bekannte Schaltungsanordnung S vorgestellt. Sie enthält einen Längstransistor Tp₃ dessen Emitter an den Eingangssanschluß E und dessen Kollektor an den Ausgangsanschluß A geführt ist. Zwischen der Basis des Längstransistors T„ und dem Masseanschluß M liegt die Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuerstransistors T₁ und eines Emitter-Widerstands R,. Zwischen dem Kollektor des Längs transistors Tp und dem Emitter 'des Steuertransistors T₁ ist eine Zenerdiode D₁ angeschlossen. Zwischen dem Ausgangsanschluß A und dem Masseanschluß M liegt ein Spannungsteiler aus den Widerständen R₁ und Rp. An den Verbindungspunkt zwischen R₁ und Rp ist die Basis des Steuertransistors T₁ angeschlossen. Der Schaltungsanordnung S ist eine Anschwinghilfsstufe H vorgeschaltet. Die Anschwinghilfsstufe H umfaßt die Reihenschaltung aus einem Hilfskondensator C, und einem Hilfswiderstand R_h1· Der Kondensator C, liegt mit seinem einen Ende an dem Eingangsanschluß E₃ der Widerstand R^₁ mit seinem einen Ende am Masseanschluß M. Vom Verbindungs-

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punkt der Reihenschaltung zur Basis des Steuertransistors T. führt eine Reihenschaltung aus einem zweiten Hilfswider.stand R, ~ und einer Hilfsdiode D, . An den Ausgang der Schaltungsanordnung S ist als Verbraucher ein Lastwiderstand R-, angeschlossen. Die Eingangsspannung für die Schaltungsanordnung S wird bei dem bekannten Schaltungsbeispiel aus einem Netzgerät geliefert, das aus einem Übertrager Ü und einem Gleichrichtergerät G besteht.

In Fig. 2 ist eine erste Variante der Erfindung gezeigt. Die Schaltungsanordnung S umfaßt die gleichen Schaltungs elemente wie das bekannte Beispiel nach Fig. 1. Als Anschwinghilfe ist jetzt der Schaltungsanordnung S eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R und einer Zenerdiode D vorgeschaltet, wobei die Anode der Zenerdiode mit dem Masseanschluß M verbunden ist; weiter liegt zwischen dem Verbindungspunkt X der Reihenschaltung und dem Ausgangsanschluß A der Schaltungsanordnung S eine Diode D-, mit ihrer Kathode am Ausgangsanschluß A. Für die Dimensionierung der Schalterelemente ist zu beachten, daß die Durchbruchspannung U der Zenerdiode D höchstens so groß sein darf wie die eingestellte Ausgangsspannung U .

Diese Anschwinghilfe kann überall dort angewandt werden, wo der Au;
den kann.

wo der Ausgangsstrom I sehr klein oder gleich Null wer-

3,

In Fig. 3 ist eine zweite Variante der Erfindung vorgestellt. Jetzt ist die Diode D-, durch einen ohmschen Widerstand R ersetzt. Für die Dimensionierung gilt, daß die Zenerspannung U mindestens so groß sein muß wie die Ausgangsspannung U, und daß der Widerstand

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R ~ = ^ίΤ' - U ) : I . ist. Die Widerstände R _Λ und p_£. ζ 2. ami η pi

R ^ der Ar.schwinghilf sstufe H erfüllen zwei Funktionen:

F "-Einmal dienen sie als Anschwinghilfe, zum anderen

entlasten sie den Längstransistcr Tp₅ weil die Widerstände R _Λ und R „ gegebenenfalls den Mindestausgangsstrcn; I . aufbringen können. & & amiη ^&

In manchen Anwendungsfallen kann die Zenerdicde entfallen. Zaun steigt jedoch die Ausgangsspannung U^ für Eingangssparinunger. U , die nicht vorgesehene hohe Werte erreichen, ücer den vorgegebenen konstanten Wert hinaus an.

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ORiGfNAL INSPECTED

Claims

R. ·- ^! ' Chr/Jä IO.3.I98O

Robert Bosch GmbH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

!./Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Ver-

sorgungsspannung mit einer Längsregelstufe, einer Steuerstufe und einer Anschwinghilfsstufe, dadurch gekennzeichnet 3 daß die Anschwinghilfsstufe (H) drei zweipolige Schaltelemente (R _Λ, R__o, D,₃ D) umfaßt,

P-L P<- J Z

von denen ausgehend von einem gemeinsamen ■Verbindungspunkt (X) mit seinem jeweils freien Ende das erste (R ^) am Eingang (E)₃ das zweite (D-,, R ») am Ausgang (A) und das dritte (D ) am Masseanschluß (M) anliegt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (R .) ein ohmscher Widerstand, das zweite (D,) eine in Durchlaßrichtung geschaltete Gleichrichterdiode und das dritte (D_) eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode ist.

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3- Schaltungsanordnung nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß das erste (R .. ) und das zweite (R ~) Schaltelement ein ohmscher Widerstand und das dritte (D^j Schaltelement eine in Sperrichtung geschaltete

Zenerdiode ist.

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